Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Энергетический обмен. Взаимосвязь обмена веществ и энергии

Содержание

Обмен веществ включаетПоступление веществ в организмМетаболизм или промежуточный обменВыделение конечных продуктов
Энергетический обмен. Взаимосвязь обмена веществ и энергии Обмен веществ включаетПоступление веществ в организмМетаболизм или промежуточный обменВыделение конечных продуктов Обмен веществ в организме Обмен веществ в организме						   														    ПИЩЕВАРЕНИЕ Метаболизм – представляет собой совокупность двух разнонаправленных процессов: катаболизма и анаболизма	В процессе Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции). 	Использование энергии происходит в реакциях Наиболее важными экзергоничскими реакциями метаболизма являются реакции окисления органических веществ, Биологическое окисление -совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих во всех живых клетках. 		Основная функция Особенности процесса биологического окисленияПротекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии;Требует участия ферментов;Происходит многократная Типы биологического окисленияанаэробное окисление (акцептором Н+ и ē служит не О2, а Окисление органических веществ в организме кислородом с образованием Н2О и СО2 называется Первый этап тканевого дыхания – дегидрирование различных субстратов, образующихся в реакциях катаболизмаФерменты, В зависимости от строения коферментов дегидрогеназы делятся на две группы:1. NAD – В NAD – зависимых дегидрогеназах NAD непрочно связан с ферментом: в восстановленной В FAD – зависимых дегидрогеназах FAD ковалентно связан с апоферментом, поэтому в Перенос электронов на кислород происходит при участии системы переносчиков локализованных во внутренней В состав ЦПЭ входят:	NADH – дегидрогеназа (комплекс I)сукцинатдегидрогеназа (комплекс II)QH2 – дегидрогеназа Митохондриальная цепь переноса электронов. Структурная организация митохондриальной ЦПЭ Все компоненты ЦПЭ расположены в митохондриальной мембране в порядке возрастания редокс потенциалов: Окислительно-восстановительный потенциал (Е0) некоторых коферментов и компонентов ЦПЭ А – перенос электронов с субстратом NAD+-зависимой дегидрогеназыБ - перенос электронов с субстратом FAD-зависимой дегидрогеназы. Центральную роль в энергетическом обмене играет АТФ За сутки в организме образуется и распадается около 60 кг АТФ. Однако В зависимости от источника Е (энергии), обеспечивающего присоединение Фн выделяют два типа фосфорилирования АДФокислительноесубстратное Субстратное фосфорилирование АДФ  S-O~PO3H2    киназа Особенности субстратного фосфорилированияпроцесс может идти в матриксе митохондрий и в цитоплазме; не Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счет энергии выделяющейся при тканевом Окислительное фосфорилирование АДФ	Превращение АДФ в АТФ происходит с использованием энергии переноса электронов Механизм образования АТФ согласно хемиосмотической теории Перенос электронов с окисляемых субстратов на кислород (дыхание)Перенос протонов их матрикса митохондрий Этапы трансформации энергииЭнергия химических связей субстратовЭнергия электронов в составе коферментов NADH и HADHАТФ- 51,4 кДжАТФ- 41,4 кДжАТФ-99,6 кДжQс1bаО2Е0Направление потока электронов-0,4-0,20+0,2+0,4+0,6+0,8ФАД НАД-Н+ + ½О2			НАД+ + Н2О3АДФ + 3Н3РО4			3АТФ + Н2ОФАДН2 + ½О2			ФАД Коэффициент окислительного фосфорилирования Р/О		Показывает, какое количество неорганического фосфата затрачивается для фосфорилирования АДФ Дыхательный контроль	В норме скорость окисления первичных доноров протонов (Н+) и электронов (ē) Распределение энергии, выделяемой ЦПЭ~20% ~30%40-50% Причины нарушения биологического окисленияНедостаток субстрата (голодание, пищеварение, межуточное нарушение обменов белков, углеводов, Ингибиторы ферментов ЦПЭ подавляют активность ферментных комплексов I, III, и IV. Скорость Разобщители окисления и фосфорилирования – липофильные протонофоры способны легко проникать через липидный Ингибиторы дыханияНАД	  ФАД    Q    в АДФАТФ½ О2½ О2 2-vbc1IIIaa1IVnH+nH+nH+c2 H+H2OМежмембранноепространствоВнутренняямембранаМатрикс МежмембранноепространствоВнутренняямембранаМатриксСхема ЦПЭ Причины нарушения окислительного фосфорилирования		При этом тканевое дыхание усиливается, но идет рассеивание энергии Биоэнергетика – раздел биохимии, занимающийся вопросами преобразования и использования
Слайды презентации

Слайд 2 Обмен веществ включает
Поступление веществ в организм
Метаболизм или промежуточный

Обмен веществ включаетПоступление веществ в организмМетаболизм или промежуточный обменВыделение конечных продуктов

обмен
Выделение конечных продуктов


Слайд 3
Обмен веществ в организме

Обмен веществ в организме

Слайд 4 Обмен веществ в организме





Обмен веществ в организме						  														  ПИЩЕВАРЕНИЕ

ПИЩЕВАРЕНИЕ

Глюкоза
Глицерол
Аминокислоты
Жирные кислоты

КАТАБОЛИЗМ АНАБОЛИЗМ
АДФ + Н3РО4

СО2 ; Н2О Гликоген
Мочевина Жиры
Белки
АТФ ДНК, РНК

ПИЩЕВЫЕ ВЕЩЕСТВА
(углеводы, жиры, белки)


Слайд 5 Метаболизм – представляет собой совокупность двух разнонаправленных процессов:

Метаболизм – представляет собой совокупность двух разнонаправленных процессов: катаболизма и анаболизма	В

катаболизма и анаболизма
В процессе катаболизма сложные органические молекулы превращаются

в конечные продукты: СО2 и мочевину.
Анаболизм представляет собой совокупность реакций синтеза сложных полимеров

Слайд 6 Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции). Использование

Реакции катаболизма сопровождаются выделением энергии (экзергонические реакции). 	Использование энергии происходит в

энергии происходит в реакциях анаболизма и при выполнении различных

видов работы (эндергонические реакции).

Слайд 7 Наиболее важными экзергоничскими реакциями метаболизма являются

Наиболее важными экзергоничскими реакциями метаболизма являются реакции окисления органических веществ,

реакции окисления органических веществ, в которых используется кислород и

образуется вода и СО2
Совокупность этих реакций называется тканевым дыханием.

Слайд 8 Биологическое окисление -совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих во всех

Биологическое окисление -совокупность окислительно-восстановительных реакций, протекающих во всех живых клетках. 		Основная

живых клетках.
Основная функция биологического окисления – обеспечение организма

Е (энергией) в доступной для использования форме (прежде всего АТФ).

Слайд 9 Особенности процесса биологического окисления
Протекает постепенно, через многочисленные промежуточные

Особенности процесса биологического окисленияПротекает постепенно, через многочисленные промежуточные стадии;Требует участия ферментов;Происходит

стадии;
Требует участия ферментов;
Происходит многократная передача протонов Н+ и электронов

ē или только ē от донора к акцептору;
Освобождение Е в живой клетке осуществляется постепенно;
Е может аккумулироваться в виде АТФ;
Основная реакция дегидрирования.

Слайд 10 Типы биологического окисления
анаэробное окисление (акцептором Н+ и ē

Типы биологического окисленияанаэробное окисление (акцептором Н+ и ē служит не О2,

служит не О2, а другой субстрат «субстратное окисление»)
аэробное окисление


(акцептором Н+ и ē является О2 и образуется Н2О – называют «тканевое дыхание»)

Слайд 11 Окисление органических веществ в организме кислородом с образованием

Окисление органических веществ в организме кислородом с образованием Н2О и СО2

Н2О и СО2 называется «тканевым дыханием»


SH2 + 1/2O2 S + H2O


АДФ + H3PO4 АТФ + H2O

энергия


Слайд 12 Первый этап тканевого дыхания – дегидрирование различных субстратов,

Первый этап тканевого дыхания – дегидрирование различных субстратов, образующихся в реакциях

образующихся в реакциях катаболизма
Ферменты, отщепляющие водород от субстратов (дегидрогеназы),

находятся в основном в матриксе митохондрий.

Слайд 13 В зависимости от строения коферментов дегидрогеназы делятся на

В зависимости от строения коферментов дегидрогеназы делятся на две группы:1. NAD

две группы:
1. NAD – зависимые дегидрогеназы
2. FAD – зависимые

дегидрогеназы

Слайд 14 В NAD – зависимых дегидрогеназах NAD непрочно связан

В NAD – зависимых дегидрогеназах NAD непрочно связан с ферментом: в

с ферментом: в восстановленной форме (NADH) он отделяется от

апофермента и служит донором водорода для другого фермента

Слайд 15 В FAD – зависимых дегидрогеназах FAD ковалентно связан

В FAD – зависимых дегидрогеназах FAD ковалентно связан с апоферментом, поэтому

с апоферментом, поэтому в реакциях, катализируемых FAD – зависимыми

дегидрогеназами, участвует второй субстрат (акцептор водорода). Для всех флавиновых ферментов этим субстратом служит убихинон (коэнзим Q).

Слайд 16 Перенос электронов на кислород происходит при участии системы

Перенос электронов на кислород происходит при участии системы переносчиков локализованных во

переносчиков локализованных во внутренней мембране митохондрий и образующих цепь

переноса электронов (ЦПЭ).

Слайд 17 В состав ЦПЭ входят:
NADH – дегидрогеназа (комплекс I)
сукцинатдегидрогеназа

В состав ЦПЭ входят:	NADH – дегидрогеназа (комплекс I)сукцинатдегидрогеназа (комплекс II)QH2 –

(комплекс II)
QH2 – дегидрогеназа (комплекс III)
цитохромоксидаза (комплекс IV)
низкомолекулярные переносчики

(кофермент Q и цитохром С)

Слайд 19 Митохондриальная цепь переноса электронов.

Митохондриальная цепь переноса электронов.

Слайд 20 Структурная организация митохондриальной ЦПЭ

Структурная организация митохондриальной ЦПЭ

Слайд 21 Все компоненты ЦПЭ расположены в митохондриальной мембране в

Все компоненты ЦПЭ расположены в митохондриальной мембране в порядке возрастания редокс

порядке возрастания редокс потенциалов: самый высокий редокс потенциал у

кислорода. Это обеспечивает последовательное перемещение электронов от дегидрируемых субстратов на кислород, сопровождающееся освобождением части свободной энергии электронов.

Слайд 22 Окислительно-восстановительный потенциал (Е0) некоторых коферментов и компонентов ЦПЭ

Окислительно-восстановительный потенциал (Е0) некоторых коферментов и компонентов ЦПЭ

Слайд 23 А – перенос электронов с субстратом NAD+-зависимой дегидрогеназы
Б

А – перенос электронов с субстратом NAD+-зависимой дегидрогеназыБ - перенос электронов с субстратом FAD-зависимой дегидрогеназы.

- перенос электронов с субстратом FAD-зависимой дегидрогеназы.


Слайд 24 Центральную роль в энергетическом обмене играет АТФ

Центральную роль в энергетическом обмене играет АТФ

Слайд 25 За сутки в организме образуется и распадается около

За сутки в организме образуется и распадается около 60 кг АТФ.

60 кг АТФ. Однако в клетке АТФ не накапливается,

а расходуется в течении 1 минуты, после образования, что требует ее непрерывно пополнения (АТФ – АДФ цикл)

Слайд 26 В зависимости от источника Е (энергии),

В зависимости от источника Е (энергии), обеспечивающего присоединение Фн выделяют два типа фосфорилирования АДФокислительноесубстратное

обеспечивающего присоединение Фн выделяют
два типа фосфорилирования АДФ
окислительное
субстратное


Слайд 27 Субстратное фосфорилирование АДФ

S-O~PO3H2

Субстратное фосфорилирование АДФ S-O~PO3H2  киназа   S-OHпроисходит за счет

киназа S-OH


происходит за счет

энергии макроэргических связей некоторых соединений (1,3-бисфосфоглицерат, ФЕП, сукцинил-КоА, креатинфосфат)

АДФ

АТФ


Слайд 28 Особенности субстратного фосфорилирования
процесс может идти в матриксе митохондрий

Особенности субстратного фосфорилированияпроцесс может идти в матриксе митохондрий и в цитоплазме;

и в цитоплазме;
не зависит от присутствия О2;
используется

реже, чем окислительное фосфорилирование.

Слайд 29 Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счет

Синтез АТФ из АДФ и Н3РО4 за счет энергии выделяющейся при

энергии выделяющейся при тканевом дыхании, называется окислительным фосфорилированием.


Слайд 30 Окислительное фосфорилирование АДФ
Превращение АДФ в АТФ происходит с

Окислительное фосфорилирование АДФ	Превращение АДФ в АТФ происходит с использованием энергии переноса

использованием энергии переноса электронов от органических веществ к О2

Особенности:
энергию

дают ОВ реакции;
происходит в аэробных условиях;
участвуют ферменты ЦПЭ и АТФ-синтетаза;
протекает в митохондриях;
основной механизм синтеза АТФ в организме




Слайд 31 Механизм образования АТФ согласно хемиосмотической теории

Механизм образования АТФ согласно хемиосмотической теории

Слайд 32 Перенос электронов с окисляемых субстратов на кислород (дыхание)
Перенос

Перенос электронов с окисляемых субстратов на кислород (дыхание)Перенос протонов их матрикса

протонов их матрикса митохондрий в межмембранное пространство и образование

трансмембранного электрохимического потенциала

Синтез АТР за счет потока протонов из межмембранного пространства в матрикс

Н3РО4

Н2О

Н3РО4

Н2О

ADP

ADP

ATP

ATP

Цитоплазма

Митохондрии

Трансформация энергии электронов в
макроэргические связи АТФ


Слайд 33 Этапы трансформации энергии
Энергия химических связей субстратов

Энергия электронов в

Этапы трансформации энергииЭнергия химических связей субстратовЭнергия электронов в составе коферментов NADH

составе коферментов NADH и FADH

Энергия электронов, переносимых по ЦПЭ

на кислород

Энергия трансмембранного электрохимического потенциала

Энергия химических связей АТФ


Слайд 34 HADH
АТФ
- 51,4 кДж
АТФ
- 41,4 кДж
АТФ
-99,6 кДж
Q
с1
b
а
О2
Е0
Направление потока электронов
-0,4
-0,2
0
+0,2
+0,4
+0,6
+0,8
ФАД

HADHАТФ- 51,4 кДжАТФ- 41,4 кДжАТФ-99,6 кДжQс1bаО2Е0Направление потока электронов-0,4-0,20+0,2+0,4+0,6+0,8ФАД

Слайд 35
НАД-Н+ + ½О2 НАД+ + Н2О
3АДФ + 3Н3РО4 3АТФ

НАД-Н+ + ½О2			НАД+ + Н2О3АДФ + 3Н3РО4			3АТФ + Н2ОФАДН2 +

+ Н2О
ФАДН2 + ½О2 ФАД + Н2О
2АДФ + Н3РО4 2АТФ +

2Н2О

Р/О = 3

Р/О = 2


Слайд 36 Коэффициент окислительного фосфорилирования Р/О
Показывает, какое количество неорганического фосфата

Коэффициент окислительного фосфорилирования Р/О		Показывает, какое количество неорганического фосфата затрачивается для фосфорилирования

затрачивается для фосфорилирования АДФ при использовании 1 атома кислорода

на образование 1 молекулы воды. Коэффициент окислительного фосфорилирования численно равен количеству молей АТФ, синтезированных в результате окислительной реакции.

Слайд 37 Дыхательный контроль
В норме скорость окисления первичных доноров протонов

Дыхательный контроль	В норме скорость окисления первичных доноров протонов (Н+) и электронов

(Н+) и электронов (ē) регулируется содержанием АДФ. Выполнение клеткой

работы с затратой АТФ приводит к накоплению АДФ, это активирует окисление субстратов (SH2) и поглощение кислорода митохондриями клетки. Таким образом клетки реагируют на интенсивность метаболизма поддерживают соотношение АТФ/АДФ на необходимом уровне. Зависимость интенсивности поглощения кислорода от концентрации АДФ называется дыхательным контролем.

Слайд 38 Распределение энергии, выделяемой ЦПЭ
~20%
~30%
40-50%

Распределение энергии, выделяемой ЦПЭ~20% ~30%40-50%

Слайд 39 Причины нарушения биологического окисления
Недостаток субстрата (голодание, пищеварение, межуточное

Причины нарушения биологического окисленияНедостаток субстрата (голодание, пищеварение, межуточное нарушение обменов белков,

нарушение обменов белков, углеводов, липидов)
Недостаток О2 (сердечно-сосудистые заболевания, кровь,

легкие)
Недостаточная активность ферментов дыхательной цепи (генетические дефекты апоферментов, синтеза кофакторов, недостаток железа, гиповитаминоз)
Ингибиторы дыхания



Слайд 40 Ингибиторы ферментов ЦПЭ подавляют активность ферментных комплексов I,

Ингибиторы ферментов ЦПЭ подавляют активность ферментных комплексов I, III, и IV.

III, и IV. Скорость восстановления коферментов NAD+ и FAD+

при этом снижается, что уменьшает скорость окислительных процессов, потребления кислорода и коэффициент Р/О:
ингибиторы NADH-дегидрогеназы – лекарственные препараты со снотворным действием – барбитураты (веронал, гексенал, нембутал, амитал); ротенон;
ингибиторы QH2-дегидрогеназы – антимицин А;
ингибиторы цитохром-с-оксидазы – цианиды (СN-), угарный газ (СО), сероводород (Н2S)
Ингибиторы АТФ-синтазы снижают активность фермента, скорость фосфорилирования АДФ и коэффициент Р/О – олигомицин.

Слайд 41 Разобщители окисления и фосфорилирования – липофильные протонофоры способны

Разобщители окисления и фосфорилирования – липофильные протонофоры способны легко проникать через

легко проникать через липидный бислой и переносить протоны через

внутреннюю мембрану митохондрии в матрикс, минуя АТФ-синтазу. Скорость образования метаболической воды и дыхания не изменяется или даже возрастает, но сопряжение окисления и фосфорилирования АДФ при этом ослабевает, Р/О снижается. Энергия окисления рассеивается в виде тепла, что приводит к повышению температуры тела человека (пирогенное действие).
Экзогенные разобщители – 2,4-динитрофенол, дикумарол, стрептомицин;
Эндогенные разобщители – жирные кислоты, гормоны щитовидной железы (тироксин), желчный пигмент билирубин, белок термогенин.

Слайд 42 Ингибиторы дыхания
НАД ФАД Q

Ингибиторы дыханияНАД	 ФАД  Q  в  с  а/а1

в с

а/а1 О2
цианиды
барбамил Актиномицин А
ротенон Пирицидил
H+
в жкт НСl + KCN KCl + HCN
CN- связывает Fe2+
Актиномицин А – противонрибковый антибиотик
Пирицидин – антибиотик
Барбамил – (снотворное, успокаивающее, противосудорожное)

Слайд 43 АДФ
АТФ
½ О2
½ О2 2-
v
bc1
III
aa1
IV
nH+
nH+
nH+
c
2 H+
H2O
Межмембранное
пространство
Внутренняя
мембрана
Матрикс

АДФАТФ½ О2½ О2 2-vbc1IIIaa1IVnH+nH+nH+c2 H+H2OМежмембранноепространствоВнутренняямембранаМатрикс

Слайд 44 Межмембранное
пространство
Внутренняя
мембрана
Матрикс
Схема ЦПЭ

МежмембранноепространствоВнутренняямембранаМатриксСхема ЦПЭ

Слайд 45 Причины нарушения окислительного фосфорилирования
При этом тканевое дыхание усиливается,

Причины нарушения окислительного фосфорилирования		При этом тканевое дыхание усиливается, но идет рассеивание

но идет рассеивание энергии в виде тепа – свободное

окисление.
Набухание митохондрий
Тиреотоксикоз
Жирные кислоты с длинной углеродной цепью
Нитрофенол
Антикоагулянты производные дикумарина
Ионофоры (некоторые антибиотики)
Ингибиторы

  • Имя файла: energeticheskiy-obmen-vzaimosvyaz-obmena-veshchestv-i-energii.pptx
  • Количество просмотров: 114
  • Количество скачиваний: 0